Naukowcy wpadli na trop. Co się działo po Wielkim Wybuchu?
Naukowcy po raz pierwszy zdołali odtworzyć w warunkach laboratoryjnych reakcje chemiczne, które zachodziły tuż po Wielkim Wybuchu. Dokonano tego w środowisku zbliżonym do tego, jakie panowało w młodym Wszechświecie. Te wyjątkowe badania przybliżają nas do odpowiedzi jak powstawały pierwsze cząsteczki i jak narodziły się gwiazdy.
Jak wyglądał Wszechświat po Wielkim Wybuchu?
Jak podaje serwis Science Alert, naukowcy z Instytutu Fizyki Jądrowej Maxa Plancka w Niemczech, pod kierownictwem Floriana Grussie odkrywają tajemnice początków Wszechświata. Badacze odtworzyli reakcje chemiczne, które zachodziły tuż po Wielkim Wybuchu. Kluczowym elementem ich pracy było zbadanie jonów wodorku helu (HeH+), powstających w wyniku połączenia neutralnego atomu helu ze zjonizowanym atomem wodoru. To właśnie te pierwotne reakcje zapoczątkowały tworzenie się cząsteczek wodoru (H2).
Tak formowały się gwiazdy
Około 13,8 miliarda lat temu Wszechświat narodził się w wyniku Wielkiego Wybuchu, dając początek gorącej i niezwykle gęstej zupie cząstek elementarnych. Przez kolejne setki tysięcy lat materia była zbyt energetyczna, by mogły powstać trwałe atomy. Dopiero po około 380 tysiącach lat, gdy jądra i elektrony straciły wystarczająco dużo energii, uformowały się pierwsze pierwiastki. Były to głównie wodór i hel oraz śladowe ilości litu. Wodór, jako najlżejszy i najpowszechniejszy pierwiastek, do dziś dominuje we Wszechświecie. Stworzone są z niego olbrzymie chmury gazu molekularnego, z których rodzą się gwiazdy.
HeH+ odegrał kluczową rolę w ochładzaniu Wszechświata. Związek umożliwił zagęszczenie się chmur molekularnych do poziomu, w którym mogły się one zapadać pod własnym ciężarem, tworząc zalążki gwiazd. Jego unikalna struktura pozwalała na efektywne rozpraszanie ciepła.
Dalsza część artykułu pod materiałem wideo
Doświadczanie wydarzeń muzycznych w XXI w. | Historie Jutra
Kosmiczne warunki w ziemskim laboratorium
Badania przeprowadzono w Cryogenic Storage Ring, które jest specjalnym laboratorium symulującym warunki panujące w przestrzeni kosmicznej. Dzięki użyciu zaawansowanego sprzętu możliwe jest osiągnięcie temperatur oscylujących blisko zera absolutnego. Naukowcy badali interakcje między HeH+ a deuterem, co prowadziło do powstania neutralnego atomu helu i cząsteczki HD+.
– Poprzednie teorie przewidywały znaczny spadek prawdopodobieństwa reakcji w niskich temperaturach, ale nie udało nam się tego potwierdzić ani w eksperymentach, ani w nowych obliczeniach teoretycznych – wyjaśnia fizyk Holger Kreckel z MPIK.
W trakcie eksperymentów naukowcy celowo zmieniali prędkość wiązek. Wszystko po to, aby zbadać jak temperatura wpływa na szybkość reakcji chemicznych zachodzących tuż po Wielkim Wybuchu. Ku zaskoczeniu badaczy okazało się, że tempo reakcji pozostawało niezmienne bez względu na temperaturę. Oznacza to, że jony wodorku helu (HeH+) odgrywały kluczową rolę w formowaniu pierwszych cząsteczek wodoru niezależnie od stopniowego ochładzania się młodego Wszechświata. Jak wynika z badań opublikowanych w Astronomy & Astrophysics, ich udział w procesie narodzin gwiazd mógł być większy, niż wcześniej sądzono.
